周根來，宋慧蘭

(1. 華電水務工程有限公司，北京 100160；2. 華電水務欒城有限公司，河北欒城 054130)

總線閥島技術(shù)在水處理中的應用

周根來1，宋慧蘭2

(1. 華電水務工程有限公司，北京 100160；2. 華電水務欒城有限公司，河北欒城 054130)

主要介紹了利用Profibus-DP總線技術(shù)，用電磁閥島取代傳統(tǒng)的中間繼電器、傳感器與電磁閥。闡述了電磁閥島的工作原理，介紹了電磁閥島的通信接口、輸入輸出模塊、電纜等附件。以離子交換的混床為例，介紹了設(shè)計電磁閥島箱的流程及注意事項，總結(jié)了實際應用中的典型故障及排除方法。

電磁閥島 總線 通信 氣路

隨著網(wǎng)絡通信技術(shù)的飛速發(fā)展，閥島性價比不斷提高，新建電廠正在廣泛使用電磁閥島技術(shù)。閥島是氣電一體化控制模塊，已從最初多針接口發(fā)展到現(xiàn)場總線接口，現(xiàn)推出了可編程控制閥島及模塊式閥島。閥島與控制系統(tǒng)的信號傳輸采用通信線相連，不僅簡化了接線，而且簡化了復雜系統(tǒng)的調(diào)試以及診斷檢測等工作。

1 總線閥島結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢

ASCO的G3總線電磁閥島，就是把電磁閥輸出模塊、總線通信模塊、輸入/輸出(I/O)卡件集成布置在一個機架內(nèi)。該閥島采用圖文顯示界面，提供了直觀、便捷的調(diào)試、診斷及狀態(tài)信息；可設(shè)置網(wǎng)絡地址、波特率、I/O容量；能進行負載短路及開路檢測、傳感器及電纜短路檢測、低壓或失電檢測、模塊故障檢測、自診斷、子網(wǎng)故障檢測、網(wǎng)絡故障檢測；自動恢復模塊(ARM)可在電路發(fā)生意外時對配置參數(shù)進行保護，且將配置參數(shù)保存或下載到維修部件模塊內(nèi)。

電磁閥島模塊采用燕尾槽設(shè)計結(jié)構(gòu)，方便模塊熱插撥， 更換電磁閥時只需要拆下終端模塊，快捷的內(nèi)部配線結(jié)構(gòu)，接頭可快速連接。電磁閥采用金屬閥芯閥套結(jié)構(gòu)，抗污染能力強，免維護，壽命長。電磁閥的流量設(shè)計可達1000L/min，足以保證壓降略低于設(shè)計壓力時，仍能可靠地快速打開閥門。

每個電磁閥島最多可帶16個通信模塊，每個通信模塊最多帶32臺閥，一個通信模塊可帶16個I/O模塊，最大可支持1200點輸入/1200輸出。每個通信模塊可帶32個線圈，當單雙電控混裝時，總線閥數(shù)不能超過32臺。

系統(tǒng)擴展時，僅在最后新增加模塊，各個模塊的地址位置不會發(fā)生變化。

普通電磁閥箱內(nèi)電磁閥的控制信號采用硬接線接入DCS或PLC，電纜數(shù)量多，而電磁閥島與DCS或PLC通信連接，只需1根Profibus-DP總線電纜，大幅節(jié)省電纜及敷設(shè)工作。

2 應用案列

火電廠鍋爐補給水系統(tǒng)由原水預處理、超濾反滲透、離子交換系統(tǒng)組成。水處理設(shè)備普遍使用氣動閥門，閥門布置相對集中，1個容器或1個模組架，只需設(shè)計1個電磁閥島箱，內(nèi)配通信模塊、電磁閥、數(shù)字量輸入卡件等，通過Profibus-DP總線與控制系統(tǒng)進行通信傳輸。首先，統(tǒng)計工藝系統(tǒng)的氣動閥門，并分配到不同的電磁閥島箱，其次設(shè)計電磁閥島主要元器件，根據(jù)工藝需要，氣動閥門選用雙電控或單電控電磁閥；統(tǒng)計氣動閥門數(shù)字輸入量模塊，確定氣動閥門是單路進氣或雙路進氣。最后設(shè)計電磁閥島主要元器件在閥箱內(nèi)的布置、閥箱對外進出氣路數(shù)、電纜進出線開孔尺寸。

下面以電廠鍋爐補給水離子交換的混床為例，對如何設(shè)計電磁閥島箱進行介紹。

混床共有12臺氣動閥門： 進水閥、出水閥、反洗進水閥、正洗排水閥、頂部排水氣閥、進酸閥、進堿閥、進氣閥、上部排水閥、下部排水閥、產(chǎn)水排水閥和分析取樣閥。進水閥、出水閥是氣動蝶閥，屬于雙氣動閥門，進出2路氣源，其他閥門是氣動隔膜閥，屬于單氣動閥門，進出只有1路氣源，在閥箱側(cè)面需要設(shè)1路總進氣；12臺閥門開、關(guān)信號進16點開關(guān)量輸入模件。進水閥、出水閥采用雙電控電磁閥，其他10臺閥門采用單電控電磁閥。每個電磁閥島配1個電源、1個Profibus接口模件、2塊16點開關(guān)量輸入模件。

3 故障排除

筆者曾參與多個項目電磁閥島調(diào)試，針對實際的應用總結(jié)出如下排除故障的經(jīng)驗。

3.1 通信模塊故障

1) 電磁閥島通信不正常，應檢查通信線接線是否正確，附近是否有干擾源，接地是否正確，接線有無松動，有無終端電阻及電阻值。

2) 由于通信電纜過長造成了信號的衰減、接地和電磁干擾、Profibus-DP通信頭的電阻值太小等。解決辦法： 重新鋪設(shè)通信電纜，加裝中繼器，明確良好接地等措施，確保通信的網(wǎng)路正常。

3.2 電源故障

主通信模塊可帶多個分支通信模塊，它不對分支通信模塊進行單獨供電，否則會出現(xiàn)電壓過低的問題，顯示屏上會提示報警。解決辦法： 增加分支通信模塊單獨供電，以消除通電電壓不足的問題。

3.3 氣路故障

現(xiàn)場調(diào)試時常開氣動隔膜閥，但開啟緩慢。懷疑是閥島氣路排氣不暢?，F(xiàn)場檢查： 現(xiàn)場進氣壓力為700kPa，二位三通電磁閥得電通氣后，隔膜閥可以迅速關(guān)閉。當電磁閥失電后，閥島的對外排氣量不大，隔膜閥打開較慢。

筆者分析了隔膜閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隔膜閥內(nèi)部彈簧的彈力較小，氣源管路也起著節(jié)流作用。只有迅速排除閥門內(nèi)腔的氣體，才能快速開啟閥門。

解決辦法： 在閥門氣控頭接口加裝1個快速排氣閥，正向進氣，即管路進氣時相當于通路；而反向進氣，即閥排氣時，不通過管路而是直接通過快速排氣閥排向大氣，隔膜閥腔體的氣體立刻排出，閥門會立刻打開。

3.4 氣源質(zhì)量問題

電磁閥動作卡澀，首先要檢查氣源，氣源含油、含水、含塵是否滿足動作要求，氣源壓力是否在0.4～0.7MPa。氣源含水高，需要定期排水，空壓機換干燥劑，含油、含塵的壓縮空氣會造成閥芯卡死。

電磁閥安裝后長期不用，應先通氣源動作數(shù)次，方可正式投用。檢修后安裝不到位，有大量灰塵積聚在接頭處，造成電磁閥不能正常受電，導致氣動電磁閥無法正常工作。

4 結(jié)束語

鍋爐補給水系統(tǒng)氣動閥門控制采用了現(xiàn)場總線技術(shù)電磁閥島，大幅簡化了設(shè)計、安裝和調(diào)試，實現(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)傳輸，給SIS提供了更詳細的數(shù)據(jù)，電廠的自動化和管理水平上了一個新臺階，方便了電廠實現(xiàn)智能化管理。

[1] 陳戰(zhàn)強.閥島在卷煙機組中的應用[J].工業(yè)控制計算機，2006(06)： 70-71.

[2] 辜新才.Profibus-DP現(xiàn)場總線在卷接機組中的應用[J].自動化技術(shù)與應用，2005(04)： 76-77.

[3] 楊艷慈，王秀艷.基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)的探討[J].石油化工自動化，2007，43(06)： 50-52.

[4] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及應用[M].北京： 清華大學出版社，1999.

[5] 高東坡，劉柯.現(xiàn)場總線儀表在硫酸生產(chǎn)中的應用[J].石油化工自動化，2002，38(02)： 67-70.

[6] 葉彬強.Profibus-PA現(xiàn)場總線技術(shù)研究和應用[J].石油化工自動化，2005，41(05)： 18-20.

[7] 寧金龍，楊海燕.Profibus-DP通信技術(shù)在DCS中的應用[J].石油化工自動化，2015，51(02)： 59-60.

[8] 任振寰.Profibus-PA總線在工程應用中的研究[J].石油化工自動化，2015，51(06)： 14-16.

Application of Electromagnetic Valve Terminals Technology in Water Treatment

ZhouGenlai1，SongHuilan2

(1.HuadianWaterEngineeringCo.Ltd.，Beijing，100160，China;2.HuadianWaterLuanchengCo.Ltd.，Luancheng，054130，China)

s：ThetechniqueofelectromagneticvalveterminalcombiningwithProfibus-DPismainlyintroduced.Centrerelay，sensor，solenoidvalvearereplacedwithelectromagneticvalveterminals.Theworkingprincipleisexpounded.Thecommunicationinterface，input/outputmodule，cableandotheraccessoriesareintroduced.Theflowandnoticesforelectromagneticvalveterminalsdesignareintroducedwithmixedbedofionexchangerascase.Typicalfaultandtroubleshootinginactualapplicationaresummarized.

electromagneticvalveterminals;bussing;communication;gascircuit

周根來(1972—)，男，1997年畢業(yè)于西安石油學院計算機及應用專業(yè)，分配至中原油田公司從事石油化工儀表自動化、計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試運行管理等工作；現(xiàn)就職于華電水務工程有限公司，從事火力發(fā)電廠水處理系統(tǒng)熱工儀表、分析儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)計工作，任高級工程師，注冊自動化系統(tǒng)工程師。

TH

B

1007-7324(2016)06-0059-02

稿件收到日期： 2016-09-10。